СТАБІЛІЗОВАНЕ ДЖЕРЕЛО ЖИВЛЕННЯ. Курсова робота з схемотехніка пристроїв технічного захисту інформації. Робота № 526924

Перехід до торгівельного партнера Binance

СТАБІЛІЗОВАНЕ ДЖЕРЕЛО ЖИВЛЕННЯ

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Інститут комп’ютерних технологій, автоматики та метрології

Факультет:

УІ

Кафедра:

Захист інформації

Інформація про роботу

Рік:

2015

Тип роботи:

Курсова робота

Предмет:

схемотехніка пристроїв технічного захисту інформації

Група:

УІ 31

Варіант:

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА» Кафедра «Захисту інформації» / КУРСОВА РОБОТА з дисципліни: «Схемотехніка пристроїв технічного захисту інформації» на тему: «СТАБІЛІЗОВАНЕ ДЖЕРЕЛО ЖИВЛЕННЯ» Варіант №14 ЗМІСТ Технічне завдання…………………………………………………………………….……... 3 Вступ………………………………………………………………………..…....................... 4 Синтез структурної схеми.………………………………….…………….............. 8 Структурна схема………… …………………………………………….……........ 13 Розрахунок принципової схеми…………………………….………….….…....... 14 Розрахунок стабілізатора…………….………………………………........ 14 Розрахунок фільтра……………………………………………………….. 18 Розрахунок випрямляча……………………….……..………………....... 18 3.4 Розрахунок трансформатора……………………………………………… 19 Моделювання……………………….………………………………………….. 20 Вибір компонентної бази і їх характеристики………………………………… 22 21 Перелік розрахованих елементів……………………………………………… 24 Висновок………………………………………………………………………... Список використаної літератури…………………………………………......... 22 25 26 Технічне завдання Варіант №14 Спроектувати стабілізоване джерело живлення, яке задовольняє наступні вимоги: Uвих = 9В Iн.ном = 0,5А Iн.min = 0,2А Uмер = 110В fм = 400Гц Кст. = 250 Uп.т. = 10 мВ Дрег.= 20% δм = 10% Тос. 0…+50ºC ВСТУП Джерело живлення - елемент електричного кола, в якому зосереджена електрорушійна сила. Джерела живлення характеризуються значенням електрорушійної сили і внутрішнього опору. Для будь-якого електронного пристрою необхідне джерело живлення. Сучасні джерела живлення повинні відповідати усім вимогам технічної документації, бути малогабаритними та раціонально побудованими. Окрім основних задач, які перед ними ставляться (стабілізація напруги), часто необхідно, щоб вони виконували додаткові, пов’язані з перетворенням параметрів вихідної напруги, вимоги. Джерела живлення поділяються на первинні і вторинні. Під первинними джерелами електроживлення розуміють перетворювачі енергії будь-якого виду (механічної, хімічної, теплової, світлової, тощо) в електричну. До таких джерел живлення відносять електромашинні генератори, акумулятори, гальванічні елементи, сонячні та атомні елементи тощо. Вторинними джерелами живлення називають перетворювачі електричної енергії одного виду в електричну енергію іншого виду. Більшість побутових предметів живляться або від гальванічних елементів, або від мережі електроживлення. Використання в якості джерела живлення гальванічних батарей неекономно. Тому збільшення технічних та економічних параметрів вторинних джерел електроживлення було і є важливою проблемою, вирішення якої в значній степені залежить від їх правильного вибору та проектування. Необхідність перетворення змінного струму в постійний викликана тим, що багато споживачів електричної енергії можуть працювати тільки на постійному струмі, або при роботі на постійному струмі мають кращі характеристики. СТРУКТУРНА СХЕМА Рис. 3.1. Тр – трансформатор В – випрямляч Ф – фільтр Ст – стабілізатор 3. РОЗРАХУНОК ПРИНЦИПОВОЇ СХЕМИ 3.1. РОЗРАХУНОК СТАБІЛІЗАТОРА Розрахунок починаємо з визначення мінімальної напруги на вході стабілізатора: де Uке.min ( мінімальна напруга між емітером і колектором регулюючого транзистора. Для кремнієвого транзистора Uке.min =(4 ... 7) В; (Uвих ( відхилення напруги на виході стабілізатора від номінальної, (Uвих = 0,1·Uном. Номінальне і максимальне значення напруги на вході стабілізатора з врахуванням відхилення вхідної напруги (н буде дорівнювати: Визначаємо максимальний спад напруги на колекторі регулюючого транзистора VT3: Знаходимо максимальну потужність, яка розсіюються на колекторі регулюючого транзистора: При виборі регулюючого транзистора керуємося такими вимогами : Вибираємо регулюючий транзистор VT3 типу KT819A з відповідними електричними параметрами: (3=30; Uке.доп=40В; Iк.доп=15А Pк.доп.=60Вт. Визначаємо струм бази регулюючого транзистора : Якщо Іб3>10мА, потрібно використовувати додатковий транзистор VT1. Вибираємо додатковий транзистор VT1 типу KT819B з відповідними електричними параметрами: (1min=15; (1max=50; Uке.доп=50В; Iк.доп=15А Pк.доп.=60Вт Максимальна потужність розсіювання додатковим транзистором: Розрахунок проводимо при використанні транзистора із середньостатистичними параметрами: Визначаємо струм бази додаткового транзистора: Приймаємо значення струму колектора підсилювального транзистора VT2 з умови: Струм Iк2 дуже малий, тоді вибираємо Iк2 = (0,5 ... 2) мА. Приймаємо: Iк2= 1мА Вибираємо тип підсилюючого транзистора VT2 типу КТ3102Б для якого відомі електричні параметри: Ік.доп=100мА ; Uке.доп=50В ; (min= 200; (max=500 ; Pк.доп=0,25Вт. Знаходимо значення струму бази транзистора VT2 в режимі спокою: Вибираємо тип кремнієвого стабілітрона, який повинен мати номінальну напругу стабілізації: Вибираємо тип кремнієвого стабілітрона VD6 типу КС156A, для якого відомі електричні параметри: Ucт=5,6В; Іст.min=3мА; Іст.max=50мА; rд=160 Ом. Знаходимо коефіцієнт ділення подільника напруги на резисторах R6, R7, R8: Вибираємо струм подільника Іп1 = (1 ... 2) мА і знаходимо значення сумарного опору подільника: Оскільки вихідна напруга стабілізатора повинна регулюватися в границях (10%, а напруга стабілізації стабілітрона може також змінюватися в границях від Uст.min до Uст.max, то визначаємо опір нижнього плеча подільника для крайніх значень Uст і Uвих: Приймаємо значення R8=Rn.min.=2454,5 Ом. Визначаємо значення опорів подільника: Зі стандартного ряду Е12 виберемо такі резистори: R6 = 1000 Ом; R7 = 1000 Ом; Зі стандартного ряду Е24 виберемо такий резистор: R8 = 2400 Ом; Розраховуємо потужність, що розсіюється на резисторах R6, R7, R8. Опір резистора R2 розраховуємо з умови забезпечення протікання через стабілітрон додаткового струму: Зі стандартного ряду Е12 виберемо такий резистор: R2 = 1800 Ом. Задаємося значенням напруги додаткового джерела живлення підсилювального каскаду на транзисторі VT2 рівною E0 >Uвхmax і розраховуємо значення резистора R1 Зі стандарту Е24,приймаємо R1=20кОм. Розраховуємо потужність, що розсіюється на резисторі R1: Визначаємо коефіцієнт підсилення за напругою підсилювального каскаду на транзисторі VT2: , де Знаходимо значення коефіцієнта стабілізації стабілізатора: Напруга Е0 може бути вибрана рівною Uвх.min, якщо розрахований коефіцієнт стабілізації Кст більший від заданого. При цьому спрощується принципова схема стабілізатора, оскільки відпадає необхідність у додатковому джерелі. Вибираємо тразистор VT4 типу KT315GE для якого відомі електричні параметри: Ік.доп=3А ; Uке.доп=25В ; (3= 40; Pк.доп=10Вт. Задаємося максимально допустимими значенням потужності, яка може розсіюватися на колекторі регулюючого транзистора VT1 в режимі перенавантаження Pк1доп=5Вт і знаходимо значення опору захисту R: де Uбе3 ( напруга відкривання транзистора захисту VT3. Для кремнієвих транзисторів Uбе3=0,6В. Приймаємо з ряду E12 що R5=1,8 Ом. Розраховуємо потужність, що розсіюється на резисторі R5: Встановлюємо максимальний струм спрацювання схеми захисту ІЗmax=(2 ... 3)Іном=4А і визначаємо напругу зміщення транзистора VT4 Задаємося значенням струму подільника напруги на резисторах R3 і R4: Iп2 =(1 ... 2)мА і знаходимо значення резисторів цього подільника: Приймаємо R4=6800Ом і R3=2400Ом. Розраховуємо потужність, що розсіюється на резисторах R3 та R4: Коефіцієнт корисної дії стабілізатора знаходимо використовуючи наступний вираз: де 3.2. РОЗРАХУНОК ФІЛЬТРА Визначаємо напругу на фільтрі: Струм, що тече через фільтр, визначаємо за виразом: Напруга пульсації на вході стабілізатора Un: Внутрішній опір трансформатора де В − коефіцієнт втрат в трансформаторі, який залежить від його номінальної потужності (табл. 1). Табл. 1.Залежність коефіцієнта втрат в трансформаторі від номінальної потужності Номінальна потужність, Вт В 4...15 1,25 15...33 1,17 33...55 1,12 55...105 1,08 Більше 105 1,05 Ємність конденсатора фільтра Вибираємо конденсатор з ряду Е24: Е12: 3.3. РОЗРАХУНОК ВИПРЯМЛЯЧА Напругу на випрямлячі: Струм, що тече через випрямляч, визначаємо за виразом: Зворотна напруга на діоді: де В=0,9÷1,2В Напруга на виході випрямляча під навантаженням Схема випрямлення – однофазна, мостова. Діод VD5вибираємо зі співвідношення Вибираємо діод VD5 типу D102 3.4. РОЗРАХУНОК ТРАНСФОРМАТОРА Якщо в схемі використано мостовий випрямляч, то номінальна потужність трансформатора де А = 1,2 − коефіцієнт форми струму; UD − спад напруги на одному діоді мостового випрямляча. Для кремнієвих діодів можна прийняти UD = 1 В. Повний активний опір фази випрямлення: Індуктивність розсіювання трансформатора: де - магнітна індукція в магнітопроводі(≤1,5Тл). S=1 – число стержнів магнітопроводу. (коефіцієнт для однофазної мостової схеми). - для однофазної мостової схеми. Основний розрахунковий параметр: де m=2 – число імпульсів випрямленої напруги(для однофазної мостової схеми) Кут зсуву за рахунок : B=0,9 F=4,2 D=1,8 Напруга вторинної обмотки трансформатора: Струм вторинної обмотки трансформатора: 4. МОДЕЛЮВАННЯ Моделювання стабілізованого джерела живлення проводимо за допомогою «Micro-Cap». Принципова схема стабілізованого джерела живлення. Принципова схема складається з трансформатора Х1, який понижає змінну напругу; двохнапівперіодний випрямляч на діодах VD1-VD4, підключених по мостовій схемі; конденсатор C2, згладжуючий пульсації випрямленої напруги; додаткове джерело живлення на основі діода D5 і конденсатора С1; стабілізатор напруги на стабілітроні VD6 і транзисторах VT1-VT4. Вхідна напруга Вихідна напруга / 5.Вибір компонентної бази і їх характеристики Згідно з моїми розрахунками регулюючий транзистор VT3 вибираю типу KT819A, за умови що Іб3 > 10 мА потрібно вибрати додатковий транзистор VT1, вибираю транзистор типу KT819B. Їхні графіки виглядають так: Далі за послідуючими розрахунками визначив струм колектора VT2 і за цими даними вибираю транзистор типу KT3102B, далі за значеннями що нам дані знаю напругу, потрібну для відкривання транзистора захисту VT4, встановив максимальний струм спрацювання захисту, і знайшов напругу зміщення VT4, за цими даними вибираю транзистор типу KT315GE. Графіки VT4 I VT2 виглядають так: При виборі кремнієвого стабілітрона, спочатку визначив номінальну напругу стабілізації, яку він повинен мати. Стабілітрон VD6 вибрав типу KS156A. Його графік: Розрахувавши напругу на випрямлячі, струм і зворотню напругу вибираю діоди для випрямляча і додаткового джерела живлення типуD102.Їхні графіки виглядають так: Синусоїдальний графік джерела живлення змінної напруги: 6.ПЕРЕЛІК РОЗРАХОВАНИХ ЕЛЕМЕНТІВ Позначення Найменування К-ть Примітка Т1 Трансформатор 1 С1 Конденсатор 750мкФ 1 С2 Конденсатор 1,5мкФ 1 R1 Резистор – 20 кОм ± 5% 1 R2 Резистор – 1,7 кОм ± 5% 1 R3 Резистор – 2,4 кОм ± 5% 1 R4 Резистор – 6,6 кОм ± 5% 1 R5 Резистор – 1,85 Ом ± 1% 1 R6 Резистор регулювальний – 1 кОм ± 5% 1 R7 Резистор– 1 кОм ± 5% 1 R8 Резистор – 2,4 кОм ± 5% 1 VD1, VD2, VD3, VD4 Діод D102 4 VD5 Діод D102 1 VD6 Стабілітрон KS156A 1 VT1 Транзистор КТ819B 1 VT2 Транзистор КТ3102B 1 VT3 Транзистор КТ819А 1 VT4 Транзистор KT315GE 1 Висновок Компенсаційний стабілізатор напруги на транзисторах складається з регулюючого транзистора VT3, джерела опорної напруги на кремнієвому стабілітроні VD6, підсилюючого транзистора VT2, який виконує також функцію порівняння і вихідного подільника напруги на резисторах R6, R7, R8. Резистор R2 забезпечує необхідне значення струму, який протікає через стабілітрон VD6. Частина вихідної напруги знімається з резистора R6 і подається на базу транзистора VT2 і порівнюється з опорною напругою, яка визначається напругою стабілізації стабілітрона VD6. При збільшенні напруги на виході стабілізатора, напруга на базі транзистора VT2 зростає, що приводить до збільшення струму бази і відповідно струму колектора транзистора VT2. При зростанні колекторного струму VT2 збільшується спад напруги на резисторі R1, а потенціал колектора VT2 і бази VT3 зменшується, що приводить до запирання транзистора VT3. Його опір зростає, а напруга на виході стабілізатора зменшується. Схема захисту стабілізатора від короткого замикання на виході cкладається з транзистора VT4, резистора захисту R5. Спад напруги на резисторі захисту R5, який створюється струмом навантаження, прикладається до бази транзистора VT4 і є для цього транзистора відкриваючий. Одночасно при допомозі опорів R3 і R4 на емітер транзистора VT4 подається напруга зміщення, яка підтримує транзистор VT4 в закритому стані. При досягненні струмом навантаження значення, при якому повинен спрацювати захист, спад напруги на R5 зростає і стає рівним напрузі відкривання VT4. Транзистор VT4 відкривається, напруга на його колекторі понижається, що приводить до закривання транзистора VT1 і VT3 При зменшенні струму навантаження транзистор VT4 закривається і стабілізатор працює в звичайному режимі. Отже, у даному курсовому проекті я синтезував схему стабілізованого джерела живлення,яка стабілізує напругу на виході,зменшуючи пульсації напруги до потрібної величини, з заданою точністю,і задовольняє всі пункти технічного завдання. На початку транзистор зменшує вхідну напругу до такої, яка нам потрібна, далі діод ний міст вирівнює синусоїдальний сигнал майже в пряму, потім конденсатор згладжуючий пульсації випрямленої напруги. Для кращої стабілізації напруги в даній схеми ми використовуємо додаткове джерело живлення. На виході отримуємо значення вихідної напруги максимально наближене до заданого нам значення. Список використаної літератури Електроніка та мікросхемотехніка в 2 ч. Аналогова схемотехніка. Конспект лекцій./ Укл.: Кеньо Г.В., Собчук І.С. – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська Політехніка”, кафедра "Захист інформації", 2009. – 220с. Китаев В.Е., Бакуняев А.А., Колканов М.Ф. Расчет источников электропитания устройств связи: Учеб. пособие для вузов / Под ред. А.А. Бокуняева. – М.: Радно и связь, 1993. – 232 с. Основи електроніки та їх застосування. Львів – 2003. П.Г.Стахів. В.І. Коруд, О.Є.Гамола. Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник под общей редакцией Горюнова. Скаржепа В.А., Луценко А.Н. Электроника и микросхемотехника. Ч.1. Электронные устройства информационной автоматики: Учебник / Под общ. Ред.. А.А. Краснопрошиной. – Выща шк. 1989. – 431 с. Справочное пособие по электротехнике и основам электроники под редакцией проф. А. В. Нетушила. http://www.microelectronica.ru/tira/C2_14.html http://radioamator.at.ua/publ/stabilizatori_naprugi/1-1-0-39 http://www.chipinfo.ru/dsheets/transistors/1819.html Моделювання та дослідження роботи стабілізованого джерела живлення: Інструкція до лабораторної роботи №7 з дисципліни: “Схемотехніка пристроїв технічного захисту інформації”, ч.1/ Укл.: Кеньо Г.В., ( Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2014. ( 12 с.

Курсова робота схемотехніка пристроїв технічного захисту інформації

ui11

20.02.2015 23:02-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись